Amikor csomagszállító drónokról hallunk, sokan jövőbe illő jeleneteket képzelnek maguk elé: lebegő szerkezetek hozzák házhoz a rendelést, közvetlenül az erkélyre vagy a kertkapu elé. A valóság azonban ennél jóval összetettebb, és a legnagyobb kihívást az jelenti, hogy ezek az eszközök önállóan, biztonságosan és megbízhatóan tudjanak tájékozódni a gyakran kiszámíthatatlan városi környezetben. A HUN-REN SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriumának (SCL) szakemberei ezen a területen értek el világszinten is egyedülálló eredményeket olyan intelligens irányítási megoldások fejlesztésével, amelyekkel a drónok képesek valós időben reagálni a környezet változásaira – mindezt minimális energiafelhasználás mellett.
A drón, ami lát, gondolkodik és dönt
Ahhoz, hogy egy drón biztonságosan repülhessen, tudnia kell, hol van, mi van körülötte, és merre érdemes haladnia. Ehhez nem elég előre beállítani a repülési pályát – villámgyors, rögtönzött alkalmazkodásra van szükség. Egy arra szálló madár, az építkezés miatt felállított daru, vagy akár egy hirtelen széllökés is felülírhatja az eredeti útvonaltervet. Az autonóm drónokat különféle érzékelők segíthetik a tájékozódásban: GPS, gyorsulás- és forgásisebesség-mérők, kamerák, illetve a LIDAR, ami a radarhoz hasonlóan működik, de rádióhullámok helyett lézerrel térképezi fel a környezet tárgyait és akadályait.
Itt érkezünk el a technológia egyik alapvető dilemmájához: felszerelhetjük a drónt a lehető legjobb szenzorokkal, de azok nehezek, sok energiát fogyasztanak, és bonyolultabbá teszik a működést. Egy drón pedig csak korlátozott súlyt bír el, és akkumulátorának kapacitása is véges. Ezért van szükség okos, hatékony irányítási megoldásokra – a cél nem az, hogy minden apró adatot észleljen és rögzítsen az eszköz, hanem az, hogy pont annyit érzékeljen és dolgozzon fel, amennyi a gyors, biztonságos döntésekhez elegendő.
A HUN-REN SZTAKI SCL kutatói olyan szoftveres rendszereket fejlesztenek, amelyek képesek a rendelkezésre álló adatok alapján gyors és megbízható döntéseket hozni. „Ezek a rendszerek nemcsak előre terveznek, hanem a legkisebb váratlan változásra is reagálva folyamatosan tervezik újra a drón mozgását – mondja Péni Tamás, az SCL kutatója. – Nem elég ugyanis azt tudnunk, hogy az adott pillanatban hol van az akadály, azt is fel kell mérnie az eszköznek, hogyan mozoghat az a tárgy a jövőben, és megfelelő biztonsági távolságok betartásával ehhez igazítania kell a saját mozgását is.”
Ennek érdekében a repülési pálya kialakítása két szinten történik. Az egyik a globális szint, ami annak felel meg, mint amikor az autónkkal a GPS alapján elindulunk úticélunk felé. A rendelkezésre álló térképek és információk alapján a drón ugyanígy tervezi meg előre az útvonalát. Amikor azonban váratlan helyzet adódik – például egy akadály kerül a drón elé –, akkor életbe lép a lokális szintű tervezés, az eszköz változtat a röppályáján, sőt, ha kell, az egész további útvonalát is módosítja. Ha pedig több drón van egyszerre a levegőben, akkor ezek kommunikálni is tudnak egymással. Ha például az egyik új akadályt vesz észre – mondjuk egy darut, amit nem jeleztek a térképen –, ezt az információt azonnal meg tudja osztani a többi drónnal. Így minden eszköz egyetlen közös, valós idejű „térképen” dolgozik, és mindannyian képesek biztonságosan eljutni a célállomásra.
A HUN-REN SZTAKI kutatói által kifejlesztett rendszerrel felszerelt drón képes arra, hogy egy egyszerű horog segítségével önállóan felvegye a csomagot a mozgó járműről, majd egy másik, szintén mozgó járműre kézbesítse – centiméteres pontossággal. A vásári horgászós játékból tudhatjuk: ez még saját kezünkkel irányítva sem könnyű mutatvány. Emberi vezérlés nélkül, teljesen autonóm drónnal pedig a világon jelenleg csak a magyar laboratóriumban képesek ezt végrehajtani. „Más nemzetközi kísérletek nehezebb és bonyolultabb, aktív megfogó mechanikát, például tűket, elektromágnest vagy markoló kart használnak, míg a mi megoldásunk nem csupán technológiailag egyszerűbb, de energiatakarékosabb is – mondja dr. Tóth Roland, az SCL kutatója. – Ez lehetővé teszi, hogy olcsóbb, kisebb drónok is el tudjanak végezni komplex feladatokat, ráadásul egy horog aránylag könnyen felszerelhető bármely csomagra.”
Pizzát azért még ne rendeljünk a drónoktól
Bár a csomagszállító drónokat leggyakrabban városi környezetben képzeljük el, az első, valóban működő rendszerekkel nem a nagyvárosi utcákon találkozunk majd. Ennek egyszerű oka van: a vidéki, ritkán lakott környezet, vagy éppen a zárt terek, raktárak sokkal kiszámíthatóbbak.
Néhány országban már elindultak az első olyan szolgáltatások, ahol a drónok gyógyszert, ételt vagy kisebb csomagokat szállítanak, ám ezek jellemzően stabil időjárási viszonyok között, alacsony épületek és egyszerű légiforgalom mellett működnek. Ilyen környezetben nincs szükség nagy pontosságra vagy gyors irányváltásokra.
Ezzel szemben az a fajta irányítás, amely lehetővé teszi, hogy egy drón akár mozgó járművek között is biztonságosan és önállóan kézbesítsen csomagot, még nem része a hétköznapi gyakorlatnak. Az ilyen feladatokhoz szükséges, valós idejű és centiméteres pontosságú mozgásvezérlés az, amiben a HUN-REN SZTAKI kutatóinak munkája világszinten is előremutatónak számít.
Ezeknek a fejlesztéseknek pedig az ipari vagy logisztikai létesítmények jelenthetik a legjobb tanulópályát: az ilyen zárt terekben ugyanis nincsenek véletlenszerű mozgások, madarak vagy járókelők, és nem befolyásolja a repülést a szél vagy a köd. Így ideális környezetet biztosítanak a precíziós autonóm repülés fejlesztéséhez, ahol a drónok valódi kihívások között, de ellenőrzött módon bizonyíthatják megbízhatóságukat.
*
Olvasd rendszeresen az Insiderblog.hu szakmai portálunk cikkei mellett az Insidernews.hu innovációs portálunk innovációs híreit is!
https://insidernews.hu/
